一種優(yōu)質(zhì)碳化硅晶體生長(zhǎng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于晶體生長(zhǎng)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種基于物理氣相運(yùn)輸技術(shù)的優(yōu)質(zhì)碳化硅單晶生長(zhǎng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅半導(dǎo)體是一種化合物半導(dǎo)體,也是繼第一代元素半導(dǎo)體材料(硅)和第二代化合物半導(dǎo)體材料(砷化鎵,磷化鎵,磷化銦等)之后發(fā)展起來(lái)的第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料的代表。與前兩代半導(dǎo)體材料相比,碳化硅具有寬帶隙、高熱導(dǎo)率、高臨界擊穿電場(chǎng)、高載流子飽和漂移速度以及極好的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn),因此非常適合用于高溫、大功率電子器件領(lǐng)域。
[0003]碳化硅晶體的合成技術(shù)至今已經(jīng)有100多年的歷史。目前普遍采用的物理氣相沉積法(也叫升華法或改進(jìn)的Lely法)是由前蘇聯(lián)科學(xué)家Tairov和Tsvetkov于1978年在Lely法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),采用籽晶來(lái)控制晶體生長(zhǎng)的構(gòu)型,解決的Lely法自發(fā)成核生長(zhǎng)的問(wèn)題,可得到單一構(gòu)型的碳化硅單晶。目前物理氣相沉積法已被證實(shí)是能夠生長(zhǎng)大尺寸碳化硅單晶最有效的標(biāo)準(zhǔn)方法。
[0004]物理氣相沉積法一般采用中頻感應(yīng)加熱方式,碳化硅晶體生長(zhǎng)室由石墨坩禍蓋和石墨坩禍體組成。坩禍蓋的作用是放置籽晶,坩禍體的作用是放置粉料,然而現(xiàn)有技術(shù)中由于感應(yīng)線圈的不完全軸對(duì)稱導(dǎo)致石墨坩禍產(chǎn)生的晶體生長(zhǎng)溫場(chǎng)不完全軸對(duì)稱,從而產(chǎn)生不對(duì)稱晶體生長(zhǎng),造成晶格的基底面位錯(cuò)和穿透刃位錯(cuò),最終影響晶體生長(zhǎng)質(zhì)量,這種生長(zhǎng)過(guò)程中所產(chǎn)生的巨大數(shù)量的位錯(cuò)和缺陷,致使碳化硅晶體的質(zhì)量一直以來(lái)都低于其他傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題,提供一種優(yōu)質(zhì)碳化硅單晶生長(zhǎng)裝置,有效的解決溫場(chǎng)不均勻?qū)ΨQ對(duì)晶體質(zhì)量的影響,減少晶體生長(zhǎng)過(guò)程中基底面位錯(cuò)和穿透刃位錯(cuò)的產(chǎn)生,大大提高晶體的質(zhì)量。
[0006]本實(shí)用新型是通過(guò)如下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種優(yōu)質(zhì)碳化硅單晶生長(zhǎng)裝置,包括石英管、晶體生長(zhǎng)室、旋轉(zhuǎn)托盤(pán)和感應(yīng)線圈,所述石英管內(nèi)部設(shè)有晶體生長(zhǎng)室和旋轉(zhuǎn)托盤(pán),所述旋轉(zhuǎn)托盤(pán)包括水平板與豎直桿,所述的豎直桿與水平板中心連接,形成一種“T”型結(jié)構(gòu),所述晶體生長(zhǎng)室置于旋轉(zhuǎn)托盤(pán)的水平板上,所述晶體生長(zhǎng)室與旋轉(zhuǎn)托盤(pán)的豎直桿同軸設(shè)置,所述的豎直桿外部自上而下依次設(shè)有真空密封傳動(dòng)裝置和旋轉(zhuǎn)馬達(dá),所述的晶體生長(zhǎng)室包括坩禍蓋和坩禍體,所述坩禍蓋與坩禍體配合使用,所述晶體生長(zhǎng)室外部設(shè)有感應(yīng)線圈,所述的感應(yīng)線圈呈螺旋狀纏繞在石英管外壁上,所述感應(yīng)線圈與石英管外壁呈一定傾斜角度Θ,所述Θ為70 ~ 85°。
[0008]上述一種優(yōu)質(zhì)碳化硅單晶生長(zhǎng)裝置,其中,所述坩禍蓋和坩禍體均為石墨材質(zhì)。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0010]碳化硅晶體的異晶型有200余種,不同晶型之間的轉(zhuǎn)化能量只有3電子伏特左右,能量相差很小,實(shí)際的晶體生長(zhǎng)過(guò)程中微弱的溫場(chǎng)不軸對(duì)稱都會(huì)對(duì)晶型的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響,同時(shí)溫場(chǎng)的非軸對(duì)稱也會(huì)對(duì)晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的基底面位錯(cuò)和穿透刃位錯(cuò)的產(chǎn)生有重大的影響。
[0011]本實(shí)用新型通過(guò)將晶體生長(zhǎng)室,即坩禍蓋和坩禍體放置在以籽晶和粉料為中軸的旋轉(zhuǎn)托盤(pán)上,在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中旋轉(zhuǎn)馬達(dá)以每分鐘10 ~ 300轉(zhuǎn)的速度,按同一方向勻速旋轉(zhuǎn),通過(guò)真空密封傳動(dòng)裝置控制旋轉(zhuǎn)托盤(pán)帶動(dòng)晶體生長(zhǎng)室繞中心軸勻速旋轉(zhuǎn),使石墨坩禍組成的碳化硅晶體生長(zhǎng)室處在均勻的軸對(duì)稱的溫場(chǎng)中,有效的解決了現(xiàn)有技術(shù)中感應(yīng)線圈造成晶體生長(zhǎng)室的溫場(chǎng)不均勻?qū)ΨQ對(duì)晶體質(zhì)量的影響,有效的減少晶體生長(zhǎng)過(guò)程中基底面位錯(cuò)和穿透刃位錯(cuò)的產(chǎn)生,大大提高了晶體的質(zhì)量,使晶體內(nèi)位錯(cuò)數(shù)量可減少高達(dá)一個(gè)數(shù)量級(jí)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014]一種優(yōu)質(zhì)碳化硅單晶生長(zhǎng)裝置,包括石英管4、晶體生長(zhǎng)室8、旋轉(zhuǎn)托盤(pán)3和感應(yīng)線圈5,所述石英管4內(nèi)部設(shè)有晶體生長(zhǎng)室8和旋轉(zhuǎn)托盤(pán)3,所述旋轉(zhuǎn)托盤(pán)3包括水平板2與豎直桿1,所述豎直桿I與水平板2中心連接,形成一種“T”型結(jié)構(gòu),所述晶體生長(zhǎng)室8置于旋轉(zhuǎn)托盤(pán)3的水平板2上,所述晶體生長(zhǎng)室8與旋轉(zhuǎn)托盤(pán)3的豎直桿I同軸設(shè)置,所述的豎直桿I外部自上而下依次設(shè)有真空密封傳動(dòng)裝置13和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)12,所述的晶體生長(zhǎng)室8包括坩禍蓋7和坩禍體6,所述坩禍蓋7和坩禍體6均為石墨材質(zhì),所述坩禍蓋7與坩禍體6配合使用,所述晶體生長(zhǎng)室8外部設(shè)有感應(yīng)線圈5,所述感應(yīng)線圈5呈螺旋狀纏繞在石英管4外壁上,所述感應(yīng)線圈5與石英管4外壁呈一定傾斜角度Θ,所述Θ為70 ~ 85°。
[0015]籽晶9以豎直桿I的中心軸11為對(duì)稱軸對(duì)稱放置在坩禍蓋7上,粉料10以豎直桿I的中心軸11為對(duì)稱軸對(duì)稱放置在坩禍體6內(nèi),在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中,旋轉(zhuǎn)馬達(dá)12以每分鐘10 ~ 300轉(zhuǎn)的速度,按同一方向勻速旋轉(zhuǎn),通過(guò)真空密封傳動(dòng)裝置13控制旋轉(zhuǎn)托盤(pán)3帶動(dòng)晶體生長(zhǎng)室8繞中心軸11勻速旋轉(zhuǎn),有效的解決了溫場(chǎng)不均勻?qū)ΨQ對(duì)晶體質(zhì)量的影響,有效的減少了晶體生長(zhǎng)過(guò)程中基底面位錯(cuò)和穿透刃位錯(cuò)的產(chǎn)生,大大提高了晶體的質(zhì)量,使晶體內(nèi)位錯(cuò)數(shù)量可減少高達(dá)一個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0016]上述僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】,但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到的變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。因此,本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種優(yōu)質(zhì)碳化硅單晶生長(zhǎng)裝置,其特征為,包括石英管、晶體生長(zhǎng)室、旋轉(zhuǎn)托盤(pán)和感應(yīng)線圈,所述石英管內(nèi)部設(shè)有晶體生長(zhǎng)室和旋轉(zhuǎn)托盤(pán),所述旋轉(zhuǎn)托盤(pán)包括水平板與豎直桿,所述的豎直桿與水平板中心連接,形成一種“T”型結(jié)構(gòu),所述晶體生長(zhǎng)室置于旋轉(zhuǎn)托盤(pán)的水平板上,所述晶體生長(zhǎng)室與旋轉(zhuǎn)托盤(pán)的豎直桿同軸設(shè)置,所述的豎直桿外部自上而下依次設(shè)有真空密封傳動(dòng)裝置和旋轉(zhuǎn)馬達(dá),所述的晶體生長(zhǎng)室包括坩禍蓋和坩禍體,所述坩禍蓋與坩禍體配合使用,所述晶體生長(zhǎng)室外部設(shè)有感應(yīng)線圈,所述的感應(yīng)線圈呈螺旋狀纏繞在石英管外壁上,所述感應(yīng)線圈與石英管外壁呈一定傾斜角度Θ,所述Θ為70 ~ 85°。2.如權(quán)利要求1所述的一種優(yōu)質(zhì)碳化硅單晶生長(zhǎng)裝置,其特征為,所述坩禍蓋和坩禍體均為石墨材質(zhì)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種優(yōu)質(zhì)碳化硅單晶生長(zhǎng)裝置,包括石英管、晶體生長(zhǎng)室、旋轉(zhuǎn)托盤(pán)和感應(yīng)線圈,石英管內(nèi)部設(shè)有晶體生長(zhǎng)室和旋轉(zhuǎn)托盤(pán),旋轉(zhuǎn)托盤(pán)包括水平板與豎直桿,豎直桿與水平板中心連接,形成一種“T”型結(jié)構(gòu),晶體生長(zhǎng)室置于水平板上,晶體生長(zhǎng)室與豎直桿同軸設(shè)置,豎直桿外部設(shè)有真空密封傳動(dòng)裝置和旋轉(zhuǎn)馬達(dá),晶體生長(zhǎng)室包括坩堝蓋和坩堝體,晶體生長(zhǎng)室外部設(shè)有感應(yīng)線圈,感應(yīng)線圈呈螺旋狀纏繞在石英管外壁上,感應(yīng)線圈與石英管外壁呈一定傾斜角度θ;通過(guò)旋轉(zhuǎn)托盤(pán)帶動(dòng)晶體生長(zhǎng)室的繞中心軸勻速旋轉(zhuǎn),抵消感應(yīng)線圈的非軸對(duì)稱對(duì)晶體生長(zhǎng)造成的負(fù)面影響,以減少晶體生長(zhǎng)位錯(cuò),提高晶體生長(zhǎng)質(zhì)量。
【IPC分類(lèi)】C30B23/00, C30B29/36
【公開(kāi)號(hào)】CN204874827
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520440279
【發(fā)明人】董明東, 劉欣宇, 林琳
【申請(qǐng)人】江蘇艾科勒科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月25日